本发明专利技术公开了一种基于微波合成季铵盐的抗菌塑料，按重量份计，所述抗菌塑料包括以下组分：60～100份主体树脂、1～15份改性四针状氧化锌晶须、2～20份十八烷基甲基二羟乙基溴化铵、0.1～0.5份酯类偶联剂、2～3份分散剂、0～2份相容剂、1～20份纳米活性碳酸钙。本发明专利技术利用改性四针状氧化锌晶须进行辅助抗菌并利用其表面改性提高纳米颗粒与主体塑料的相容性，增加其与纳米活性碳酸钙分散性，使它们在主体树脂中形成纳米颗粒交叉网络，共同提高抗菌塑料的强度，提高其力学性能；制备方法成本低，适合产业化生产，生产的抗菌塑料具有良好的抗菌性能和加工性能。
An Antibacterial Plastic Based on Quaternary Ammonium Salt Synthesized by Microwave and Its Preparation Method
【技术实现步骤摘要】
一种基于微波合成季铵盐的抗菌塑料及其制备方法
本专利技术涉及改性塑料
，特别是涉及一种抗菌塑料及其制备方法。
技术介绍
人们的日常生活中大量使用塑料制品，如家用电器外壳、汽车配件、生活用品等等，但在适宜条件下，塑料表面非常容易滋生细菌，容易给人带来细菌感染，危害着人们的健康，因此人们对生活中频繁接触的塑料制品提出了“抗菌、除菌”的新要求。抗菌塑料是能够抑制细菌等生长甚至对细菌起杀灭作用的一类塑料，进而保持自身或塑料制品的清洁。我国各行业领域对抗菌塑料的需求在不断扩大，我国的抗菌塑料发展存在着广阔的发展空间。将抗菌剂、各类助剂与树脂制备而成的抗菌塑料，具有良好的抗菌效果，安全稳定而且运用方便，在各方面、各领域均具有广阔的应用前景和巨大的应用价值。抗菌塑料的商业化应用，可有效地降低人与活菌接触的可能性，有效地减少人被细菌感染的几率。微波化学是在对微波场中物质的特性及其相互作用的深入研究基础上发展起来的，主要是利用微波的热效应和非热效应。微波化学在相关产业中的应用可以降低能耗、减少污染、改良产物特性，因此被誉为“绿色化学”，有着巨大的应用前景。微波合成法因其高效、清洁、高产率、低能耗等优良特性，近年来得到各研究领域越来越多的关注。季铵盐类化合物中带正电荷的阳离子能选择性地吸附在带负电荷的细菌表面,破坏细菌结构，具有良好的杀菌作用,且毒性较小，生物相容性较好，在国际上使用广泛。同类的季铵盐烷基链为长链的季铵盐的毒性要比短链的季铵盐要小，同时在一定范围内随着烷基链的增长，季铵盐的抗菌能力逐渐增强。结合微波化学，既能够省时、省原料、省能源地制备长链季铵盐，更是为季铵盐的商业化生产和应用提供了保障。申请号为CN200910213898.X的专利公开了水相中微波辐射制备壳聚糖季铵盐的方法，其往壳聚糖中加入季铵盐溶液，再通过微波辐射制得壳聚糖季铵盐，但未研究季铵盐的抗菌效果，更没有应用在抗菌塑料上。本专利不仅用微波反应高效地合成了长链季铵盐十八烷基甲基二羟乙基溴化铵，更是创新地将其应用在抗菌塑料上，研究抗菌塑料的抗菌性能，制备过程简单成本低，且所制备出来的抗菌塑料具有较为优秀的抗菌性能。相容和分散是生产无机颗粒改性塑料两大难题，无机颗粒由于本身极性与树脂不同及颗粒之间的相互作用的影响，导致无机填料添加进树脂中与树脂形成明显不相容界面，并且团聚一起难以分散，通常在树脂内部形成一块一块的“岛相”结构，出现部分料段无机填料聚集，部分料段无机填料缺乏，导致无机填料容易剥落和改性塑料的改性效果和力学性能不理想不均一。塑料的强度和力学性能往往会决定着塑料的使用范围和领域，仅仅添加了抗菌剂的抗菌塑料的强度和力学性能一般不足以满足各类制品的要求，容易限制抗菌塑料的适用范围而不能在特定产品的生产中投入使用，提高抗菌塑料的强度是提高抗菌塑料生产价值和使用价值的一个关键点，也是行业内需要解决的一大问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于微波合成季铵盐的抗菌塑料及其制备方法。本专利技术采取以下技术方案：一种基于微波合成季铵盐的抗菌塑料，按重量份计，包括以下组分：可选地，一种基于微波合成季铵盐的抗菌塑料，按重量份计，包括以下组分：所述的主体树脂是EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、TPU(热塑性聚氨酯弹性体橡胶)、SEBS(氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物)中的至少一种。优选的，所述的主体树脂是EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)。所述的酯类偶联剂是钛酸正丁酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、钛酸四(2-乙基-3-羟基己酯)、三异硬酯酸钛酸异丙酯和异丙基三油酸酰氧基钛酸酯中的一种或多种。优选的，所述的酯类偶联剂是三异硬酯酸钛酸异丙酯。所述的分散剂是微晶石蜡、硬脂酸钠、硬脂酸钾、硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸钙中的一种或多种。优选的，所述的分散剂是硬脂酸锌。所述的相容剂是马来酸酐接枝EVA、马来酸酐接枝SEBS、马来酸酐接枝POE、马来酸酐接枝PE中的一种或多种。优选的，所述的相容剂是马来酸酐接枝POE。所述的相容剂可选0.5～1.5份。进一步地，所述的改性四针状氧化锌晶须由以下步骤制得：(a)将硅烷偶联剂和醇溶剂按质量比为1：30-70(例如1：40、1：50、1：60)混合，超声分散均匀，得到混合物A，其中的醇溶剂可选乙醇(可选无水乙醇或体积分数为95％的乙醇)；(b)往混合物A中加入四针状氧化锌晶须，超声分散均匀，然后加热回流反应2-4h，抽滤，洗涤，干燥，即得所述改性四针状氧化锌晶须，其中所述四针状氧化锌晶须和混合物A的质量比为1：3-7.5，干燥温度可以是55-80℃，优选60℃。进一步地，上述超声的功率可选100-1000W，例如100-500W，具体地为100W、200W、210W。进一步地，所述的硅烷偶联剂为KH-570(γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)、KH-550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、KH-551(g-氨丙基三甲氧基硅烷)、KH-560(γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷)中的至少一种。进一步地，所述的硅烷偶联剂可选用0.05～0.5份，例如0.1份、0.15份、0.2份等等。进一步的，所述的四针状氧化锌晶须的针状体长度为10-50μm，针状体根部直径为0.5-3μm，白度≥80％。进一步的，所述的纳米活性碳酸钙的粒径为10-100nm，可选10-50nm或50-100nm，活化度≥98％，白度≥97％，购自东莞市广硕化工有限公司，型号为GS-6。在分散剂和相容剂的作用下，纳米活性碳酸钙与改性四针状氧化锌晶须在抗菌塑料中形成纳米颗粒交叉网络，协同提高抗菌塑料的强度，提高其力学性能，从而扩大了抗菌塑料的适用范围，提高了抗菌塑料生产价值和使用价值。进一步地，所述的十八烷基甲基二羟乙基溴化铵由以下步骤制得：1)将N-甲基二乙醇胺、溴代十八烷和正己醇按质量比1：2.5-3：3-5(例如1：2.5-3：4)混合，得到混合物B；2)将混合物B放置在微波功率设置为400-600W的微波反应系统中反应15-25min，得到季铵盐粗产物；3)用丙酮对季铵盐粗产物进行重结晶，重结晶3-5次，干燥，即可得到所述的十八烷基甲基二羟乙基溴化铵。制备基于微波合成季铵盐的抗菌塑料的方法，包括以下步骤：(1)将主体树脂、十八烷基甲基二羟乙基溴化铵、改性四针状氧化锌晶须、酯类偶联剂、分散剂、相容剂、纳米活性碳酸钙投入搅拌机中，搅拌均匀，得到混合物C；(2)将混合物C加入双螺杆挤出机中，挤出造粒，即可得到所述基于微波合成季铵盐的抗菌塑料。进一步地，步骤(1)中的搅拌机转速为200～300转/分钟(例如240转/分钟)，搅拌时间10～30分钟(例如20分钟)。进一步地，步骤(2)中的双螺杆挤出机挤出造粒过程中控制温度为120～205℃，例如120～140℃。具体地，采用微波合成法高效合成长链季铵盐十八烷基甲基二羟乙基溴化铵，该方法生产效率高，生产能耗较低且季铵盐产率高。除非另有说明，本专利技术中的份数(或份)指重量份数(或重量份)，也可以等同于质量份。本专利技术的有益效果(1)本专利技术利用微波合成法高效地合成季铵盐抗菌剂十八烷基甲基二羟乙基溴化铵，绿色环保且降低了生产耗能，提高生产效率，并首次将长链季铵盐十八烷基甲基二羟乙基溴化铵应用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于微波合成季铵盐的抗菌塑料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
【技术特征摘要】
1.一种基于微波合成季铵盐的抗菌塑料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：2.根据权利要求1所述的基于微波合成季铵盐的抗菌塑料，其特征在于，所述的主体树脂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、热塑性聚氨酯弹性体橡胶、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的基于微波合成季铵盐的抗菌塑料，其特征在于，所述的酯类偶联剂为钛酸正丁酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、钛酸四(2-乙基-3-羟基己酯)、三异硬酯酸钛酸异丙酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的基于微波合成季铵盐的抗菌塑料，其特征在于，所述的分散剂为微晶石蜡、硬脂酸钠、硬脂酸钾、硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸钙中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的基于微波合成季铵盐的抗菌塑料，其特征在于，所述的相容剂为马来酸酐接枝EVA、马来酸酐接枝SEBS、马来酸酐接枝POE、马来酸酐接枝PE中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的基于微波合成季铵盐的抗菌塑料，其特征在于，所述的改性四针状氧化锌晶须由以下步骤制得：(a)将硅烷偶联剂和醇溶剂按质量比为1：30-70混合，超声分散均匀，得到混合物A；(b)往混合物A中加入四针状氧化锌晶须，超声分散均匀，然后加热回流反应2-4h，抽滤，洗涤，干燥，即得所述改性四针状氧化锌晶须，其中所述四针状氧...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛桃嫣，屈俊任，徐常威，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东,44
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。